نسخة الفيديو النصية
خط أنابيب نفط مصنوع من الصلب محمي عن طريق التوصيل الكهربي بكتلة مدفونة من فلز مضح. أي مخطط يوضح بشكل صحيح تركيب الفلز المضحي واتجاه التيار الكهربي؟
علمنا أن خط أنابيب النفط مصنوع من الصلب. والصلب معدن حديدي، أو بعبارة أخرى سبيكة تحتوي على الحديد. الصلب قوي. لكن في وجود الأكسجين والماء أو بخار الماء الموجود في الهواء، يتحول الصلب إلى صدأ أحمر اللون. والصدأ ضعيف ويتقشر بسهولة. إذن، بدون حماية، سيفقد الأنبوب المصنوع من الصلب متانته وتماسكه بمرور الوقت. مطلوب منا تحديد المخطط الذي يوضح بشكل صحيح تركيب الفلز المضحي، سواء أكان الزنك أم النحاس أم القصدير أم النحاس مرة أخرى أم الرصاص، وكذلك تحديد اتجاه التيار الكهربي.
دعونا نفرغ بعض المساحة للإجابة عن هذا السؤال. نعلم بالفعل أن الأنبوب المصنوع من الصلب يبدأ أن يصدأ عندما يتعرض للأكسجين والماء أو بخار الماء. وسيؤدي التعرض المستمر لذلك إلى فقدان خط الأنابيب لتماسكه، وقد يتسرب بالفعل النفط الذي يحمله. الصدأ نوع محدد من التآكل. والتآكل عملية متلفة غير قابلة للانعكاس؛ حيث يتفاعل معدن ما مع مواد أخرى لتكوين مركبات أكثر استقرارًا. يمكن إبطاء هذا التلف في الأنابيب المصنوعة من الصلب والوقاية منه باستخدام فلز مضح. في هذا المثال علينا تحديد أي فلز هو الفلز المضحي، الزنك أم النحاس أم القصدير أم الرصاص.
تحدث الحماية بقطب مضح عندما يحمي معدن أكثر نشاطًا معدنًا آخر أقل نشاطًا من التآكل. نرى الآن جزءًا من سلسلة النشاط الكيميائي للفلزات مع وجود الفلزات الأكثر نشاطًا في الأعلى. نحن نعلم أن الحديد موجود في الصلب. وأي فلز موجود فوق الحديد في سلسلة النشاط الكيميائي يكون أكثر نشاطًا منه أو سيتأكسد بسهولة أكبر. وأي فلز موجود أسفل الحديد في هذه السلسلة يكون أقل نشاطًا منه، وسيتأكسد بسهولة أقل من الحديد؛ بعبارة أخرى، يتأكسد الحديد بسهولة أكبر.
إذا نظرنا إلى التعريف الذي أمامنا، يمكننا أن نرى أن الحماية بقطب مضح تستخدم فلزًّا أكثر نشاطًا لحماية فلز أقل نشاطًا من التآكل. ومن ثم، إذا أردنا حماية الحديد من التآكل، فعلينا استخدام فلز أكثر نشاطًا من الحديد ليكون الفلز المضحي. من الفلزات المضحية المتاحة لدينا، وهي الزنك والنحاس والقصدير والرصاص، يمكننا أن نلاحظ أن موقع الزنك في سلسلة النشاط الكيميائي أعلى من الحديد أو أكثر نشاطًا من الحديد، أما القصدير والرصاص والنحاس فأقل نشاطًا من الحديد. إذن، القصدير والرصاص والنحاس ليست فلزات مضحية مناسبة لحماية الحديد من التآكل. لذا، دعونا نحذف الرصاص والقصدير والنحاس من الإجابات المحتملة.
نعلم الآن أن الفلز المضحي المستخدم لحماية الأنبوب المصنوع من الصلب سيكون الزنك، لكن ما هو اتجاه تدفق التيار الكهربي؟ تذكر أنه يجب أن يكون هناك دائرة كهربية مغلقة لكي يتدفق التيار. لكن ما هو مصدر الإلكترونات، الزنك أم الصلب؟ نعلم أن الزنك أكثر نشاطًا من الحديد. وهذا يعني أن الزنك يتأكسد بسهولة أكبر. لذا، يفضل أن يكون فقد الإلكترونات من الزنك وليس من الحديد؛ وهذا أفضل من حيث الطاقة. إذن، نعلم أن الزنك سيمنح الإلكترونات إلى السلك، وتتدفق هذه الإلكترونات إلى الحديد الموجود في الصلب.
ومن ثم، يمنع الحديد الموجود في الصلب من التأكسد ويظل في الحالة المختزلة، ولا يتآكل. نحن نقول إن الزنك يضحي بإلكترونات تكافئه ويمنحها للحديد، وبهذه الطريقة يحمي الحديد الموجود في الصلب من الصدأ. والآن، بعد أن عرفنا اتجاه التيار الكهربي، يمكننا تحديد المخطط الصحيح. السؤال هو: أي مخطط يوضح بشكل صحيح تركيب الفلز المضحي واتجاه التيار الكهربي؟ والإجابة الصحيحة هي الخيار (أ).
